Un alimentatore lineare stabilizzato ha lo scopo di fornire una tensione continua stabile, partendo da una sorgente in corrente alternata (AC). Quando si richiedono alte correnti, come nel caso di un alimentatore da 20 ampere, è necessario adottare una soluzione che unisca un regolatore di tensione preciso con dei transistor di potenza per gestire il carico elevato. Un esempio comune è l’uso di un LM338K in combinazione con più transistor 2N3055.
Le fasi principali del circuito
Trasformatore e raddrizzatore
Tutto inizia con un trasformatore che abbassa la tensione alternata dalla rete elettrica (ad esempio da 230V AC a circa 24V AC). Questa tensione viene poi raddrizzata da un ponte a diodi, trasformandola in corrente continua pulsante. Un grosso condensatore elettrolitico o una batteria di questi (tipicamente tra 10.000 e 30.000 µF) livella questa tensione, creando una continua non perfettamente stabile ma già priva delle oscillazioni principali.
Stabilizzazione con LM338K
Il LM338K è un regolatore di tensione lineare regolabile in grado di fornire fino a 5 ampere. Per raggiungere i 20 ampere richiesti, non è sufficiente da solo. Il suo ruolo principale in questo circuito è quello di mantenere una tensione di uscita stabile, regolabile tramite una rete di resistenze (o un trimmer) collegata tra i suoi pin di regolazione.
Espansione della corrente con transistor 2N3055
Qui entrano in gioco i transistor di potenza 2N3055, che sono NPN in grado di gestire correnti fino a circa 15 ampere ciascuno (ma nella pratica conviene non superare i 5-6A per mantenerli sicuri e longevi). In questo tipo di configurazione, si usano come “pass transistor”, cioè vengono pilotati dal regolatore LM338K per passare più corrente di quella che il regolatore stesso può erogare.
Il collegamento tipico è questo:
Il regolatore LM338K controlla la tensione all’uscita. La sua uscita è collegata alle basi dei 2N3055 tramite una resistenza (una per transistor), mentre i collettori dei 2N3055 sono connessi all’uscita del condensatore di livellamento.
Gli emettitori dei transistor sono collegati in parallelo e forniscono la corrente al carico.
Quando il carico richiede corrente, l’LM338K mantiene la tensione costante pilotando le basi dei transistor. Più corrente viene richiesta, più i 2N3055 conducono, fornendo la maggior parte della corrente al carico.
Distribuzione del carico
Poiché ci sono 5 transistor 2N3055, è importante che ognuno porti una parte uguale del carico per evitare il surriscaldamento o la rottura prematura. Questo si ottiene usando resistenze di emettitore a basso valore (tipicamente 0,1 ohm o 0,15 ohm con potenza di 3-5W), una per ogni transistor, che aiutano a bilanciare la corrente tra di essi. Se un transistor inizia a condurre troppo, la resistenza limita la sua corrente aumentando leggermente la caduta di tensione sul suo ramo.
Un alimentatore lineare stabilizzato da 20A con LM338K e transistor 2N3055 rappresenta una soluzione robusta e relativamente semplice per fornire corrente ad alta intensità con buona regolazione e affidabilità. Anche se meno efficiente di un alimentatore switching, resta una scelta apprezzata in ambiti dove la pulizia del segnale, l’affidabilità e la semplicità circuitale sono fondamentali.
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